Måling af ionkoncentration i løsninger til klinisk og miljøforskning

Okayama University -forskere beskriver i tidsskriftet Optik Express anvendelse af Terahertz (THz) kemisk mikroskopi til måling af vandbaserede opløsnings pH med et volumen helt ned til 16 nL. Resultaterne er vigtige for at kunne måle pH-koncentrationer i små volumenopløsninger til kliniske og miljømæssige analyser.

For klinisk og miljømæssig forskning og overvågning er det vigtigt at kunne måle pH-koncentrationer i små volumen opløsninger. Imidlertid, konventionelle systemer, der bruges til at måle koncentrationen af ​​ioner, kræver brug af referenceelektroder, der ender med at reducere opløsningens volumen, fastsætter en grænse for den minimumsvolumen, som det er muligt at analysere.

Nu, Dr.Toshihiko Kiwa og kolleger på Graduate School of Natural Science and Technology i Okayama University, Japan, demonstreret brugen af ​​Terahertz (THz) kemisk mikroskopi til at måle pH-værdien af ​​vandbaserede opløsninger med et volumen så lille som 16 nL. Resultaterne offentliggøres i Optik Express . Denne type mikroskop har en følerplade med mønstrede mikrobrønde, der er vært for løsningen; en ultrahurtig laserpuls rettet mod registreringspladen genererer en fotostrøm med ultrahurtig modulering, der, på tur, udsender THz -stråling til det frie rum. Fordi amplituden af ​​THz -strålingen afhænger af koncentrationen af ​​ioner i mikrobrøndene, denne metode åbner mulighed for at afbilde koncentrationen af ​​ioner uden brug af elektroder. Dette muliggør måling af volumener af løsning, der ville være for lille til konventionelle metoder.

THz kemiske mikroskop, som blev udviklet af den samme gruppe i 2007, har en halvledende (silicium) tynd film monteret på et safirunderlag, der fungerer som sansepladen. Et lag af oxid dannes naturligt på siliciumfilmen, tilvejebringelse af et isolerende lag mellem siliciumoverfladen og opløsningen. Forskerne tilføjede en harpiks oven på oxidlaget og brugte konventionelle fotolitografiske teknikker til at mønstre mikrobrønde i det, opnåelse af brønde med et volumen på 16 nL. De optimerede også laserpulserne for at stabilisere signalet, og at integrere denne metode i mikroskopet er en del af de næste trin, forskerne har til hensigt at tage.

Tænker på de fremtidige retninger, teamet er interesseret i at udforske, forfatteren siger, at "vi vil forsøge at integrere multi-ion-registrering og reducere laserpletstørrelsen for at forbedre nøjagtigheden af ​​THz kemisk mikroskopi."